本發(fā)明屬于太陽(yáng)能聚焦光熱利用及相變材料蓄熱的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是一種清潔的可再生能源，利用太陽(yáng)能發(fā)電是開(kāi)拓新能源和保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排的有效途徑。目前較為成熟的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)是太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能光熱發(fā)電。其中，太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)又分為塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電、槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電和碟式太陽(yáng)能光熱發(fā)電。

槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)利用槽式拋物面將太陽(yáng)光聚在一條線(xiàn)上，在這條焦線(xiàn)上安裝管狀集熱器，以吸收聚焦的太陽(yáng)輻射能。由于槽式聚光器的幾何聚光比低及集熱溫度不高，使得拋物槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)中動(dòng)力子系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)功效率偏低，通常在35％左右。因此，單純的拋物槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)一步提高熱效率、降低發(fā)電成本方面的難度較大。

塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)也稱(chēng)為集中式太陽(yáng)能光熱發(fā)電，利用定日鏡將太陽(yáng)光聚焦在中心吸熱塔的系熱氣上，聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變程熱能，然后傳遞給熱力循環(huán)的工質(zhì)，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電。其中，采用點(diǎn)聚光形式的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)則以高溫融鹽作為導(dǎo)熱介質(zhì)，目前工作溫度能提升至560℃左右，但總體而言系統(tǒng)的發(fā)電效率仍偏低。另外，由于太陽(yáng)能具有間歇性供應(yīng)等特性，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中通常需配備儲(chǔ)能蓄熱裝置，以延長(zhǎng)機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，以塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站為例，其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間約為14-15小時(shí)，受儲(chǔ)能成本及蓄熱裝置保溫特性等因素的影響，難以保證太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)全天連續(xù)運(yùn)行。并且，由于塔式集熱器的設(shè)計(jì)問(wèn)題，導(dǎo)致點(diǎn)聚焦的效率較低，散熱損失較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能從而對(duì)水進(jìn)行加熱，具有這樣的特征，包括：菲涅爾透鏡，用于收集陽(yáng)光；導(dǎo)光筒，其輸出端通過(guò)導(dǎo)光纖維與菲涅爾透鏡連接，用于接收陽(yáng)光；腔式管狀集熱器，設(shè)置在導(dǎo)光筒上透鏡聚焦點(diǎn)處，用于將陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；相變蓄熱器，與腔式管狀集熱器連接，用于收集存儲(chǔ)熱能，為系統(tǒng)提供熱能；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，與腔式管狀集熱器連接，還與相變蓄熱器連接，用于將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；斯特林發(fā)電機(jī)，與腔式管狀集熱器連接，用于將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械；高溫空氣循環(huán)泵，一端與斯特林發(fā)電機(jī)連接，另一端與腔式管狀集熱器連接；中低溫空氣循環(huán)泵，與斯特林發(fā)電機(jī)連接；以及換熱器，與中低溫空氣循環(huán)泵和斯特林發(fā)電機(jī)連接，流經(jīng)所述腔式管狀集熱器后升溫的空氣一路進(jìn)入相變蓄熱器進(jìn)行相變蓄熱，另一路直接進(jìn)入所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電，斯特林發(fā)電機(jī)中作為驅(qū)動(dòng)熱源的熱空氣釋放熱量后被冷卻形成冷源空氣，與相變蓄熱器釋放的高溫空氣混合從而被預(yù)熱，該預(yù)熱后的空氣通過(guò)高溫空氣循環(huán)泵進(jìn)入腔式管狀集熱器內(nèi)，換熱器還與自來(lái)水管連接，斯特林發(fā)電機(jī)中的熱空氣還通過(guò)換熱器與自來(lái)水管中的水進(jìn)行接觸換熱，使得自來(lái)水管中的水被加熱，中低溫空氣循環(huán)泵用于為冷源空氣在斯特林電機(jī)中升溫后，再在換熱器中與水進(jìn)行換熱降溫這一過(guò)程的空氣循環(huán)提供動(dòng)力。

在本發(fā)明提供的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，可以具有這樣的特征，還包括：追日裝置，與菲涅爾透鏡連接，用于改變菲涅爾透鏡收集陽(yáng)光的方向。

在本發(fā)明提供的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，可以具有這樣的特征，還包括：發(fā)電機(jī)，與斯特林發(fā)電機(jī)連接，用于將斯特林發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

在本發(fā)明提供的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，腔式管狀集熱器和相變蓄熱器、相變蓄熱器和斯特林發(fā)電機(jī)、斯特林發(fā)電機(jī)和中低溫空氣循環(huán)泵、中低溫空氣循環(huán)泵和高位空氣循環(huán)泵、高位空氣循環(huán)泵和換熱器、換熱器和自來(lái)水管之間均通過(guò)耐熱不銹鋼管連通，該不銹鋼管用于工作介質(zhì)。

在本發(fā)明提供的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，耐熱不銹鋼管上設(shè)有測(cè)溫測(cè)壓裝置。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，因?yàn)橐驗(yàn)榫哂械姆颇鶢柾哥R能夠收集太陽(yáng)光，還具有能使太陽(yáng)光聚焦產(chǎn)生高溫特性的腔式管狀集熱器，所以為系統(tǒng)提供了動(dòng)力能源，還解決了點(diǎn)聚焦式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的散熱損失問(wèn)題。因?yàn)榫哂械南嘧冃顭崞髂軌蜻M(jìn)行相變轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)能量，以提供光照條件不足時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的能源需求，所以解決了斯特林發(fā)電機(jī)熱源溫度的來(lái)源問(wèn)題，并直接解決了發(fā)電系統(tǒng)因太陽(yáng)能分散性、不連續(xù)性的缺點(diǎn)而造成的系統(tǒng)間斷運(yùn)行；還因?yàn)樘嵘饲皇焦軤罴療崞鲀?nèi)空氣的初始溫度，所以提升了系統(tǒng)工質(zhì)的循環(huán)效率。因?yàn)榫哂械乃固亓职l(fā)電機(jī)的冷源余熱及換熱器使得自來(lái)水管路中的水升溫以進(jìn)行余熱利用，所以解決了太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的余熱回收利用問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段與功效易于明白了解，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作具體闡述。

實(shí)施例：

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實(shí)施例的一種全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)100，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能從而對(duì)水進(jìn)行加熱，包括：菲涅爾透鏡1、導(dǎo)光筒4、腔式管狀集熱器5、相變蓄熱器6、斯特林發(fā)電機(jī)7、高溫空氣循環(huán)泵10、中低溫空氣循環(huán)泵9、換熱器11、追日裝置2和發(fā)電機(jī)8。

菲涅爾透鏡1，用于收集陽(yáng)光。

導(dǎo)光筒4，其輸出端通過(guò)導(dǎo)光纖維3與菲涅爾透鏡1連接，用于接收陽(yáng)光。

腔式管狀集熱器5，設(shè)置在導(dǎo)光筒4上透鏡聚焦點(diǎn)處，用于將陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/p>

相變蓄熱器6，與腔式管狀集熱器5連接，用于收集存儲(chǔ)熱能為系統(tǒng)提供熱能；

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)7，與腔式管狀集熱器5連接，還與相變蓄熱器6連接，用于將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

高溫空氣循環(huán)泵10，一端與斯特林發(fā)電機(jī)7連接，另一端與腔式管狀集熱器5連接。

流經(jīng)腔式管狀集熱器5后升溫的空氣一路進(jìn)入相變蓄熱器6進(jìn)行相變蓄熱，另一路直接進(jìn)入所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)7驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電。

斯特林發(fā)電機(jī)7中作為驅(qū)動(dòng)熱源的熱空氣釋放熱量后被冷卻形成冷源空氣，與相變蓄熱器6釋放的高溫空氣混合從而被預(yù)熱，該預(yù)熱后的空氣通過(guò)高溫空氣循環(huán)泵10進(jìn)入腔式管狀集熱器5內(nèi)。

中低溫空氣循環(huán)泵9，與斯特林發(fā)電機(jī)7連接。

中低溫空氣循環(huán)泵9用于為冷源空氣在所述斯特林電機(jī)7中升溫后，再在換熱器11中與水進(jìn)行換熱降溫這一過(guò)程的空氣循環(huán)提供動(dòng)力。

換熱器11，與中低溫空氣循環(huán)泵9和斯特林發(fā)電機(jī)7連接。

換熱器11還與自來(lái)水管連接，斯特林發(fā)電機(jī)7中的熱空氣還通過(guò)換熱器11與自來(lái)水管中的水進(jìn)行接觸換熱，使得自來(lái)水管中的水被加熱。

追日裝置2，與菲涅爾透鏡1連接，用于改變菲涅爾透鏡1收集陽(yáng)光的方向。

發(fā)電機(jī)8，與斯特林發(fā)電機(jī)7連接，用于將斯特林發(fā)電機(jī)7的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

腔式管狀集熱器5和相變蓄熱器6、相變蓄熱器6和斯特林發(fā)電機(jī)7、斯特林發(fā)電機(jī)7和中低溫空氣循環(huán)泵9、中低溫空氣循環(huán)泵9和高位空氣循環(huán)泵10、高位空氣循環(huán)泵10和換熱器11、換熱器11和自來(lái)水管之間均通過(guò)耐熱不銹鋼管連通，該不銹鋼管用于傳輸工作介質(zhì)，如水或空氣。

耐熱不銹鋼管上設(shè)有測(cè)溫測(cè)壓裝置12，用于控制整體系統(tǒng)的溫度和壓力。

本實(shí)施例全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

本實(shí)施例的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)100中，菲涅爾透鏡1、追日裝置2、導(dǎo)光纖維3和導(dǎo)光筒4構(gòu)成導(dǎo)光傳輸子系統(tǒng)，在光照條件良好的情況下，利用菲涅爾透鏡1收集太陽(yáng)能并聚焦至導(dǎo)光纖維3中，后匯集至導(dǎo)光筒4內(nèi)，并通過(guò)導(dǎo)光筒4輸出端的菲涅爾透鏡1聚焦至腔式筒狀集熱器5，使高溫聚光太陽(yáng)能射入腔式筒狀集熱器5，用于提供系統(tǒng)運(yùn)行所需的高溫?zé)崃俊?/p>

腔式管狀集熱器5、相變蓄熱器6和高溫空氣循環(huán)泵10構(gòu)成集熱蓄熱子系統(tǒng)，導(dǎo)光筒4內(nèi)的聚光太陽(yáng)能透過(guò)導(dǎo)光筒4輸出端的菲涅爾透鏡聚焦入射至腔式管狀集熱器5內(nèi)，使太陽(yáng)光聚集并產(chǎn)生高溫太陽(yáng)能，使進(jìn)入集熱器5內(nèi)的冷空氣進(jìn)行升溫工序，收集太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為空氣的熱能；升溫后的熱空氣一分為二，一路進(jìn)入相變蓄熱器6進(jìn)行相變蓄熱，將空氣的熱能進(jìn)行收集儲(chǔ)存，以備光照條件不足時(shí)釋放熱能以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，另一路進(jìn)入斯特林發(fā)電機(jī)7內(nèi)進(jìn)行做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)8發(fā)電；進(jìn)入斯特林發(fā)電機(jī)7內(nèi)做驅(qū)動(dòng)熱源的熱空氣釋放熱量后被冷卻，與相變蓄熱器6釋放的高溫空氣進(jìn)行混合以提高循環(huán)空氣的初始溫度，達(dá)到預(yù)熱的效果，混合后的空氣通過(guò)高溫空氣循環(huán)泵10進(jìn)入集熱器5內(nèi)，達(dá)到集熱介質(zhì)循環(huán)利用的目的。

斯特林發(fā)電機(jī)7、中低溫空氣循環(huán)泵9和換熱器11構(gòu)成空氣余熱利用子系統(tǒng)，斯特林發(fā)電機(jī)7的冷源空氣做功后，途經(jīng)換熱器11時(shí)與自來(lái)水管路中輸送的水進(jìn)行接觸換熱，將其空氣余熱加以利用，達(dá)到空氣余熱利用的目的。其中，中低溫空氣循環(huán)泵9為冷源空氣的循環(huán)提供動(dòng)力。

在光照條件不充足時(shí)，該系統(tǒng)利用相變蓄熱器6內(nèi)釋放的相變熱量使流經(jīng)其中的冷空氣溫度上升，達(dá)到一定溫度后進(jìn)入斯特林發(fā)電機(jī)7中，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)8工作發(fā)電。

實(shí)施例的作用與效果

本實(shí)施例的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，因?yàn)榫哂械姆颇鶢柾哥R能夠收集太陽(yáng)光，還具有能使太陽(yáng)光聚焦產(chǎn)生高溫特性的腔式管狀集熱器，所以為系統(tǒng)提供了動(dòng)力能源，還解決了點(diǎn)聚焦式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的散熱損失問(wèn)題。因?yàn)榫哂械南嘧冃顭崞髂軌蜻M(jìn)行相變轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)能量，以提供光照條件不足時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的能源需求，所以解決了斯特林發(fā)電機(jī)熱源溫度的來(lái)源問(wèn)題，并直接解決了發(fā)電系統(tǒng)因太陽(yáng)能分散性、不連續(xù)性的缺點(diǎn)而造成的系統(tǒng)間斷運(yùn)行；還因?yàn)樘嵘饲皇焦軤罴療崞鲀?nèi)空氣的初始溫度，所以提升了系統(tǒng)工質(zhì)的循環(huán)效率。因?yàn)榫哂械乃固亓职l(fā)電機(jī)的冷源余熱及換熱器使得自來(lái)水管路中的水升溫以進(jìn)行余熱利用，所以解決了太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的余熱回收利用問(wèn)題。

本實(shí)施例的全天候?qū)Ч馐教?yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，因?yàn)榫哂械臏y(cè)溫測(cè)壓裝置控制了整體系統(tǒng)的溫度和壓力，一旦超溫或低溫，高壓或低壓，就會(huì)報(bào)警，所以保證了整個(gè)系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。